高速列车轴箱轴承稳态温度场影响因素分析

针对我国某型高速列车发生的轴箱轴承温度预警问题,应用ANSYS建立轴箱轴承有限元仿真模型,依据各滚动体受力大小,分配轴承摩擦发热功率,使用FLUENT完成轴箱轴承稳态温度场分析,并利用实际监测数据验证模型的有效性。在此基础上,分析风向、注脂量对轴箱轴承温度场的影响,并采用正交试验法仿真分析风速、行车速度、环境温度对温度场的影响规律。结果表明,风向对轴箱轴承温度场的影响较小,注脂量为240 g时,测温孔温度与轴承最高温度高于220 g注脂量;风速、行车速度、环境温度对测温孔温度均有显著影响,影响程度由大到小依次为行车速度、环境温度、风速;测温孔温度与轴承最高温度随风速增加而降低,随行车速度、环境温度增加而增加,但风速和环境温度对轴承最高温度的影响较小。研究结果为轴箱轴承温度预警原因分析、合理设置测温传感器预警阈值提供了参考。     

高速动车组齿轮箱稳态温度场分析

高速动车组齿轮箱运行时会产生大量的热使其温度场平衡温度升高导致其出现热轴、箱体表面出现裂纹等故障现象,为了获得齿轮箱温度场分布规律,对某型高速动车组齿轮箱进行稳态温度场分析。建立了齿轮箱稳态温度场数学模型并确立了边界条件,通过有限元法对齿轮箱温度场进行数值模拟分析,并与试验结果对比以验证建立模型的可靠性。结果表明:小齿轮两个圆柱滚子轴承处温度最高,出现热轴故障的可能性最大;温度以热源为中心向周围扩散,依次递减;仿真结果与试验结果误差小于3.36%,建立的仿真模型可有效预测齿轮箱温度分布。通过分析获得齿轮箱温度场的分布规律,为齿轮箱故障分析和润滑流道结构改进提供理论依据。     

高速动车组驱动齿轮箱运行工况下润滑流场分析

基于齿轮箱内不可压缩的气液两相流的流场润滑,利用VOF(Volume of Fluid Model)追踪自由液面的方法,采用PISO(Pressure-Implicit with Splitting of Operators)算法,应用动网格技术求解齿轮箱内部流场,研究分析行车速度、齿轮正反转及注油量3种因素对齿轮箱内部油液瞬时分布、齿轮箱内部压力分布和各轴承进油孔质量流量的影响。计算结果表明:行车速度增加时齿轮箱内部润滑更及时有效,且内部压力均增大,各轴承进油孔质量流量增多;注油量增加时更有利于齿轮箱内部油液扩散,各轴承进油孔质量流量不同程度增多,但对压力分布影响较小;齿轮正反转对油液分布影响较小,齿轮逆时针转动时出现最大正、负压强,行车速度增加时,齿轮负压有明显变化。     

基于热网络与数值仿真模拟的风电轴承瞬态温度分析

新疆达坂城风机齿轮箱的轴承温度超出限度是发生频率较高的故障之一，使用热网络法和数值仿真法分别计算轴承的温度变化并加以对比分析。热网络法首先计算风电齿轮箱轴承摩擦热量，分析轴承内部传热及其与外界换热行为，求解节点之间的热阻，然后根据能量守恒定律搭建瞬态温度方程组，形成风电齿轮箱输出轴轴承的热网络模型，最后利用Simulink求解各节点的温度变化。数值模拟法首先根据轴承尺寸建模，对模型离散化，然后根据实际运转情况确定轴承换热方式及换热量，最后计算各单元的温度变化，得到整体模型的温度变化情况。对比热网络法与数值模拟法，二者计算的轴承各节点温度误差很小，均适用于轴承温度的计算，但热网络法的计算速度远远高于数值模拟，并通过热网络法分析了不同工况下的轴承温度及其对轴承变形和接触应力的影响，结果表明：转速、径向载荷、环境温度提升均会引起轴承温度升高，温度升高会增大轴承的变形和接触应力。     

面向风电齿轮箱油温超限故障的热网络模型及其节点温度计算方法研究

风电齿轮箱油温超限是风力发电场中发生频率较高的故障。针对该问题,在分析风电齿轮箱结构、运行控制策略的基础上,研究了风电齿轮箱内部及其外循环冷却系统的热力学行为,构建了风电齿轮箱热网络模型。该模型中,各节点温度由所建立的瞬态温度和稳态温度热力学方程组计算确定。结合风电齿轮箱的热力学行为,研究了热力学方程组中热量计算模型和热交换中节点间的热阻计算方法,形成了风电齿轮箱热网络模型计算流程。应用热网络模型及其计算流程,仿真计算了某1.5 MW风电齿轮箱实际工况下的齿轮箱油温、高速级HSS-A B C轴承温度和齿轮箱入口油温。对比了仿真计算值和实测值,结果表明热网络模型应用于风电齿轮箱油温超限具有有效性。计算值和实测值的误差分析也为进一步精细建模提供了方向。     

动车组齿轮箱润滑流场及压力场计算分析

齿轮箱内部的润滑油运动轨迹对机械旋转部件的功率传递和冷却性能有着重大影响。基于自主研制的高速齿轮箱,对润滑油流场和压力场进行仿真分析,利用RNG k-ε端流模型理论对连续方程、流量方程、湍动能方程和湍动能耗散率方程进行解算。对齿轮箱模型进行适当简化,采用动网格理论和PRESTO离散方法开展仿真分析,并对不同工况的计算结果进行对比分析。通过分析获得轴承进油孔质量流量分布特征,以及轴承润滑流道中润滑油的实际油量,为后续轴承润滑最佳注油量的定量分析,以及齿轮箱结构设计和系统改进提供理论参考。     

基于多体动力学的齿轮箱圆锥滚子轴承温度场分析

为研究齿轮箱圆锥滚子轴承在不同实际运行工况下的温度分布,对圆锥滚子轴承进行热分析并建立其有限元模型;采用ADAMS对圆锥滚子进行动力学分析,得到滚子在不同转速下的接触正压力和摩擦力,将结果导入ANSYS进行静力学分析后得到滚子的平均接触应力,在此基础上求得摩擦热流量,进而获得轴承的稳态温度场,并通过试验验证了模型的正确性。结果表明,随着转速的增加,轴承温度不断升高;轴承滚动体与内圈接触时的温度高于与外圈接触时的温度,最大值出现在滚子与轴承内圈的接触处。     

高速列车轴箱轴承稳态温度场分析

针对我国自主研发的某型高速列车行驶过程中发生轴箱轴承温度预警情况,探讨轴箱轴承的产热和传热计算,提出一种基于各滚动体受力大小的局部热源加载方式,利用ANSYS中Fluent模块建立轴箱轴承温度场有限元仿真模型和进行稳态温度场分析,并根据列车线上实测数据加以验证。结果表明:测温孔温度仿真值与实测值的误差为0.33%;轴箱箱体温度最高点位于轴箱测温孔部位;轴承温度由上而下成梯度递减,轴承顶端滚动体与内圈的接触区、两轴承内圈接触区上部温度较高。研究结果为深入研究列车运行工况参数对轴箱轴承温度场的影响规律、摸清轴箱轴承温度预警原因奠定了基础。     

浮环轴承贫油润滑温度预测模型研究

综合考虑供油量和润滑油温黏效应对浮环轴承润滑特性的影响,同时结合稳态下贫油润滑的油膜力模型,建立浮环轴承贫油润滑温度预测模型。以入口润滑油流量为可变参数,利用数值计算方法分析供油量对轴承内外油膜温度的影响,并在浮环轴承试验台上对出油口油温度进行测量。仿真结果与试验结果具有较好的一致性,验证了浮环轴承贫油润滑温度预测模型的准确性。研究结果表明:浮环轴承油膜温度随转速的增大而升高,随供油量的增大而下降;内油膜温升明显高于外油膜温升,浮环温度亦随供油量的减小而升高,浮环温度基本介于内外油膜温度之间。     

风力发电机轴承温度场研究CSCD

目前,风力发电迅速发展,发电机组可靠性非常重要,而分析发电机轴承温度变化可控制发电机工作性能。分析轴承温度场的研究方法主要有热网络法、有限元法及实验法。采用热网格法将发电机轴承系统温度节点离散化得到主要节点温度。利用传热学与摩擦学分析发电机轴承发热量数学模型,基于轴承工作状况,选择合适的轴承内部对流换热系数,在有限元软件下分析轴承内部稳态温度场的分布情况和热变形,得到了合理的轴承温度场云图,并分析了发电机轴承在风速突变转速下的温度场。     

某飞轮轴承组件温度场分析

基于滚动轴承动力学和有限元热分析理论建立了摩擦功耗和热传递模型,利用ANSYS Workbench稳态热分析模块研究了不同工况下轴承组件的温度分布及变化规律。结果表明:轴承组件的最高温度发生在钢球与内沟道的接触处;轴承组件温度随转速、轴向载荷、环境温度和电动机功率的增加而升高;径向载荷对系统温升亦有影响,但相对不明显。     

风力发电机轴承温度场研究

目前,风力发电迅速发展,发电机组可靠性非常重要,而分析发电机轴承温度变化可控制发电机工作性能。分析轴承温度场的研究方法主要有热网络法、有限元法及实验法。采用热网格法将发电机轴承系统温度节点离散化得到主要节点温度。利用传热学与摩擦学分析发电机轴承发热量数学模型,基于轴承工作状况,选择合适的轴承内部对流换热系数,在有限元软件下分析轴承内部稳态温度场的分布情况和热变形,得到了合理的轴承温度场云图,并分析了发电机轴承在风速突变转速下的温度场。     

基于热网络技术的轴承腔温度场分析

基于热网络技术,对发动机的轴承腔在实际工况条件下的温度场分布进行了研究,在对固体结构件、润滑油的热物性参数分析、工况条件和边界条件分析的基础上,通过求解包含23个节点温度值的方程组,获得了轴承腔的稳态温度场分布。     

风管送风式空调(热泵)机组制热变工况运行的实验研究

对风管送风式空调(热泵)机组在标称制热工况下的变风量运行及变环境温度的制热运行进行了实验研究,得出了机组制热量、输入功率、性能系数、出风温度、排气压力、排气温度、吸气压力、吸气温度等参数随风量变化及机组制热量、性能系数、吸气压力、吸气温度随环境温度变化的关系,分析了机组制热工况下变工况运行的特点,探讨了机组在制热变工况条件下运行时,提高性能与保障运行可靠性的方法,为风管送风式空调(热泵)机组的制热变工况运行提供了有价值的参考.     

轴偏斜工况下米歇尔式推力轴承润滑性能分析

采用多瓦联合仿真方法,对某一轴偏斜的船用米歇尔式推力轴承进行稳态润滑和瞬态润滑分析,分别得出各瓦块稳态润滑参数的分布和随轴偏斜量的变化规律、阶跃载荷作用时各瓦块瞬态润滑参数的变化规律。结果表明:瓦块倾角的变化量与轴偏斜数量级相当,为不影响油膜建立,支撑结构应保证瓦块在轴偏斜时能自由摆动;轴偏斜工况下,推力盘偏向一侧的推力瓦块承载力加大,油膜温度升高、油膜厚度变小,而推力盘偏离一侧的推力瓦块承载力降低,油膜温度降低、油膜厚度变大;随轴偏斜角度增加,瓦块润滑参数差别加大;阶跃载荷作用后,各瓦块润滑参数在极短的时间内发生突变。较小的轴偏斜量对推力轴承工作安全性产生严重影响,提高推力轴承的轴偏斜补偿能力具有重要意义。     

高速高精度电主轴温升预测模型

提出高速高精度电主轴温升预测模型,将有限元模型与试验数据相结合,精确预测不同工况下电主轴的温度场。建立电主轴流场、温度场有限元模型,分析冷却系统及润滑系统参数对电主轴温度场的影响;考虑电主轴运行速度、载荷,设计电主轴损耗测试方法,将测得的电主轴总损耗作为计算电动机、轴承生热依据;考虑冷却系统、润滑系统参数及环境条件对换热系数的影响,采用最小二乘算法,基于电主轴表面温度测试数据,优化电主轴换热系数,并将优化后的换热系数作为有限元模型的边界条件。建立170SD30-SY电主轴温升预测模型,将换热系数优化前后的温度场仿真数据分别与试验数据对比。结果表明,换热系数优化后的温升预测模型预测的精度提高了4.78%,提出的电主轴温升预测模型有较高的预测精度。     

采煤机负载突变工况下驱动系统的稳态特性研究

利用MATLAB仿真分析软件对采煤机在负载突变工况下驱动机构的稳态特性进行研究,分析影响采煤机传动稳定性的因素,为优化采煤机截割机构、提高工作稳态特性提供理论支持.根据分析结果表明:为确保采煤机驱动系统工作的稳态特性,需要使截割驱动电机比牵引驱动电机具有更高的使用系数,同时当出现过载工况时应降低采煤机的运行速度,以确保...     

电磁式磁性珩磨系统温度场及风冷效能研究

针对电磁式磁性珩磨系统发热严重、无法持续加工等问题,对磁性珩磨系统损耗、温度场模型以及风冷系统等方面进行了研究。建立了电磁式磁性珩磨系统仿真等效模型,分析计算了系统产生的各种损耗;以传热学理论为基础,采用有限元法对磁性珩磨系统稳态温度场进行了仿真分析,得到了系统的温升变化曲线;设计了一套风冷系统,以流体力学知识为基础得到了出风口风速,将风速折算成散热系数,得到了有风冷时磁性珩磨系统的温升特性;最后进行了电磁式磁性珩磨系统温升实验,通过实验结果与计算结果对比,验证了计算方法的准确性。研究结果表明:在转速为600 r/min工况下,加入风冷装置后,电磁式磁性珩磨系统达到稳态时的最高温度为59.3°,低于极限温度75°,系统可以稳定工作。     

高速列车齿轮箱润滑性能优化与热平衡温度分析

高速列车齿轮箱频发的润滑事故,理论计算了齿轮箱润滑所需润滑油量,采用流场仿真软件Fluent计算了不同浸油深度在不同转速下的有效润滑油量;优化了齿轮箱内部流道的结构,提高了有效润滑油量,并确定影响齿轮箱有效润滑油量的因素。理论计算了不同浸油深度下,搅油损失随着速度的变化情况,不同浸油深度下齿轮箱热平衡温度随着转速的变化情况。分析表明,齿轮箱流道液阻会使有效润滑油量降低,减小液阻能够提高齿轮箱的有效润滑油量;齿轮箱的有效润滑油量与搅油损失都会随着浸油深度增大而显著增大,随着转速的增大而增大;齿轮箱热平衡温度随着浸油深度增加而升高,随转速增大而升高。     

基于ANSYS钢背铜塑3层复合材料端面轴承温度场分析

利用传热学、摩擦学和有限元的基本原理,建立了具有摩擦生热的聚甲醛钢背铜塑3层复合材料端面轴承的二维稳态热传导数学模型.应用ANSYS软件分析了端面轴承的稳态温度场.通过改变载荷、转速和表层材料厚度计算了复合材料端面轴承的最高温度.结果表明,端面轴承最高温度随载荷、转速、表层材料厚度的增加而升高,为研究钢背铜塑多层复合材料热影响提供了参考依据.